双高压搅喷桩止水帷幕的施工方法与流程

本发明属于基坑止水的施工方法，具体涉及一种双高压搅喷桩止水帷幕的施工方法。

背景技术

随着城市轨道交通的发展，地铁车站的开挖面临基坑加固和止水问题。现有的搅拌桩对地势复杂且含有抛石、基岩之外的硬土层、卵石层、杂填土等应用十分有限，而且对地层的适用性差；一方面在搅拌桩施工后桩的成桩质量无法得到保证，另一方面桩搅拌不均匀。目前亟需一种残积硬土层、残风化地层基坑止水的施工方法。

技术实现要素：

为了解决以上问题本发明通过改进钻头及施工方法，使双高压搅喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、黏土、沙土、人工填土特别是残积硬土层、残风化地层的基础加固及止水帷幕施工问题，从根本上提高桩体的成桩半径和桩的均匀性。

本发明为解决上述问题采用以下技术方案：

一种双高压搅喷桩止水帷幕的施工方法，其施工步骤如下：

步骤一、测量放样，桩与桩的中心间距控制在0.3-0.5d(d为桩的直径)范围内；

步骤二：长螺旋桩机移至打桩位置并进行调整桩身、定桩位；长螺旋桩机采用下述结构的钻头：包括钻头基体，钻头基体上设置一对长方形的上叶片和一对长方形的下叶片，上叶片的长度大于下叶片的长度，上叶片和下叶片上均设置左右反对称的齿头；钻头基体的末端设置钻齿，钻头基体的内部设置双高压水泥浆通道，上叶片和下叶片的底部设置与双高压水泥浆通道贯通的喷嘴；

步骤三：制备水泥浆，备高压注浆泵压浆时用；

步骤四：高压注浆机的输出端和空气压缩机的输出端与钻头基体内的双高压水泥浆通道连通；启动长螺旋桩机、高压注浆机和空气压缩机，高压注浆机压缩的水泥浆和空气压缩机压缩的空气在钻头中形成高压水泥浆，钻头以恒定转速正向旋转，边旋转边喷射高压水泥浆，使土体在原位受到搅动；

步骤五：当长螺旋桩机钻至预定位置时，停止钻机作业，钻头抬升的同时，反向旋转，边旋转边喷射高压水泥浆；钻头提离地面，完成双高压搅喷桩的施工；

步骤六：钻机移位，进入下一个成桩桩位，重复步骤二至步骤五，完成所有桩位的施工。

双高压搅喷桩的施工方法，采用长螺旋桩机，用高压注浆泵将水泥浆经钻杆内孔输送至钻头上特制的喷嘴，同时压缩空气经钻杆外孔输送至钻头上的喷嘴同水泥浆一同射出；在钻杆旋转过程中，钻头上的叶片将土进行强制搅拌，水泥浆和压缩空气随钻头旋转向四周土体喷射，形成土和水泥浆的混合物，硬化后形成固结桩体；这种方法适用于除抛石、基岩之外的各种复杂地势硬土层、卵石层、杂填土等地下水丰富的地段基础加固及止水帷幕施工。

本发明通过采用特殊设计双高压搅喷桩钻头保证施工桩径和对土进行强制搅拌，高压水泥浆从喷嘴中射出，形成二级以上高压射流冲切破坏土体，实现浆液远距离投送，在叶片强制搅拌和高压射流共同作用下，使桩身水泥浆液搅拌均匀形成一个圆柱形的固结体，即双高压搅喷桩；双高压搅喷桩之间相互咬合凝结在一起，具有一定的强度和抗渗性，构成能够防渗的止水帷幕。

双高压搅喷桩钻头的叶片采用左右对称设计，叶片为长方形；考虑到钻头旋转时叶片对土的搅拌能力，叶片布置为上大下小的方式，叶片设计的长度不同可以得到不同直径的桩；齿头焊接在叶片上，为了保证双高压搅喷桩更好的切土，齿头采用左右反对称的方式设计；喷嘴设计在叶片的底面，水泥浆在钻头旋转搅拌的同时从喷嘴中射出起破坏土体的作用。

本发明的双高压搅喷桩施工方法，从根本上解决了旋喷桩在残积硬土层、残风化地层无法施工问题，通过桩的相互咬合形成竖向止水帷幕，在开挖车站基坑防渗和止水及地基加固方面有较大的应用价值。

附图说明

图1为本发明双高压搅喷桩止水帷幕施工方法的流程图；

图2为本发明搅拌桩的平面布置示意图；

图3为本发明钻头的结构示意图；

其中：1、钻头基体；2、上叶片；3、下叶片；4和5为齿头；6、钻齿；7、双高压水泥浆通道；8和9喷嘴；10、法兰盘。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。

参看流程图1，双高压搅喷桩的施工方法，施工前准备：现场三通一平，即通路、通水、通电工作，施工场地平整。

步骤一：测量放样，根据布桩图确定施工区域大样，在每区域按设计桩距进行桩位放样，如图1所示，桩与桩的中心间距控制在0.3-0.5d(d为桩的直径)范围内；

步骤二：长螺旋桩机移至打桩位置并进行调整桩身、定桩位；

长螺旋桩机采用下述结构的钻头：如图2所示，包括钻头基体1，钻头基本的横截面为圆形，钻头基体1上设置一对长方形的上叶片2和一对长方形的下叶片3，上叶片2的长度大于下叶片3的长度，上叶片2设置左右反对称的齿头4和齿头5，即齿头4与齿头5中心对称，对称点落在上叶片2与钻头基体1的交叉点上；下叶片3上也设置左右反对称的齿头4和齿头5，对称点落在下叶片3与钻头基体1的交叉点上。钻头基体1的末端设置合金钻齿6，钻头基体1的内部设置双高压水泥浆通道7，上叶片2和下叶片3的底部设置与双高压水泥浆通道贯通的喷嘴8和9；钻头基体1的上端设置法兰盘10，与钻杆连接。

步骤三：制备水泥浆，在第一个储浆池中按设计的配合比制备水泥浆，将制备好的水泥浆从第一个储浆池流入第二个储浆池中备高压注浆泵压浆时用；

步骤四：高压注浆机的输出端和空气压缩机的输出端分别通过高压钢丝缠绕胶管与钻头基体内的双高压水泥浆通道连通；启动长螺旋桩机、高压注浆机和空气压缩机，高压注浆机压缩的水泥浆和空气压缩机压缩的空气在双高压水泥浆通道中形成高压水泥浆并从喷嘴中喷出，钻头以恒定转速顺时针方向旋转，边旋转边喷射高压水泥浆，使土体在原位受到搅动；

步骤五：当长螺旋桩机钻至预定位置时，停止钻机作业，钻头抬升的同时，逆时针方向旋转，边旋转边喷射高压水泥浆；钻头提离地面，完成双高压搅喷桩的施工；

步骤六：钻机移位，进入下一个成桩桩位，重复步骤二至步骤五，完成所有桩位的施工。

具体工程实例：某地铁车站采用明挖法施工，结合工程地质概况该车站地下水丰富且地层覆土多为杂填土、人工填土。双高压搅喷桩，桩与桩之间采用跳打的方式施工，桩与桩的搭接距离为25cm，打桩深度为9.8m，桩径为1m，成桩28d后测试水泥土抗压强度。现场取芯3根，无侧限抗压强度试验结果为s1桩1.65mpa、2.68mpa、1.62mpa，s1桩的平均值为1.98mpa；s2桩为2.74mpa、2.79mpa、2.59mpa，s2桩的平均值为2.71mpa；s3桩为2.27mpa、2.03mpa、2.11mpa,s3桩的平均值为2.14mpa；普通水泥搅拌桩桩体无侧限抗压强度在0.5-1.2mpa之间。

本发明的双高压搅喷桩工法，从根本上解决了旋喷桩在残积硬土层、残风化地层无法施工问题，通过桩间相互咬合形成竖向止水帷幕，在开挖车站基坑防渗和止水及地基加固中得以成功应用。

以上内容是结合具体的工程实施例对本发明所作的进一步详细说明，在实际中不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的施工技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出适当的若干简单推演和替换，上述结构都应视为属于本发明的保护范围。